船帆座脉冲星风星云在NASA IXPE的新图像中飞行
大约一万年前，船帆座的一颗巨星爆炸发出的光到达了地球。这颗超新星留下了一个被称为脉冲星的致密物体，它在旋转时似乎有规律地变亮，就像一座宇宙灯塔。从这颗脉冲星的表面，出现了以接近光速传播的粒子风，形成了带电粒子和磁场的混乱大杂烩，并与周围的气体相撞。这种现象被称为脉冲星风星云。
这张照片显示了船帆座脉冲星风星云。浅蓝色代表来自NASA X射线成像偏振探测器的X射线偏振数据。粉色和紫色对应于NASA钱德拉X射线天文台的数据，该天文台此前曾多次观测到船帆座。NASA的哈勃太空望远镜拍摄了背景中的恒星。单击此处查看未标记的图像。
影像来源：X射线： (IXPE) NASA/MSFC/Fei Xie & (Chandra) NASA/CXC/SAO；光学：NASA/STScI Hubble/Chandra；由NASA/CXC/SAO/Kimberly Arcand & Nancy Wolk处理和合成
在这张新图像中，朦胧的浅蓝色光晕对应于船帆座有史以来第一次X射线偏振数据，这些数据来自NASA的X射线成像偏振探测器（IXPE）。一条指向右上角的淡蓝色模糊线对应着一股以大约一半光速的速度从脉冲星中射出的高能粒子流。粉红色的X射线“弧”被认为标记环形区域的边缘，在那里脉冲星风冲击并加速高能粒子。脉冲星本身位于图像中心的白色圆圈处。
粉色和紫色对应于NASA钱德拉X射线天文台的数据，该天文台此前曾多次观测到船帆座。这些金色的星星是由NASA的哈勃太空望远镜拍摄。
偏振测量与电磁波的组织方式有关，它让科学家们对脉冲星这样的宇宙物体如何将粒子加速到高速有了前所未有的了解。
“通过IXPE，我们正在使用像船帆座这样的极端天体作为实验室，来研究天体物理学中一些最紧迫的问题，比如在恒星爆炸后很久粒子如何被突然加速到接近光速的速度。”NASA位于阿拉巴马州亨茨维尔的马歇尔航天飞行中心的高级科学家菲尔·卡里特说。
在最近的一项研究中，科学家们对他们在船帆座脉冲星风星云的X射线中发现的高度偏振感到惊讶。IXPE对该天体的观测结果发表在12月的《自然》杂志上。
“这是迄今为止在天体X射线源中测量到的最高偏振度。”《自然》研究的主要作者、中国广西南宁的广西大学教授、位于罗马的意大利国家天体物理研究所/太空天体物理和行星学研究所（INAF/IAPS）的博士后研究员谢飞说。
来自NASA的X射线成像偏振探测器（IXPE）对船帆座脉冲星风星云的观测图像。这些颜色代表不同的X射线强度，最亮的区域为红色，最暗的区域为蓝色。黑线给出了基于IXPE数据的磁场方向，而银线给出了基于澳大利亚望远镜致密阵列的无线电数据的磁场方向。灰色轮廓显示了来自钱德拉数据的X射线强度。脉冲星位于最亮的X射线发射中心附近。
影像来源：Xie et al, 2022 (Nature)
高极化意味着电磁场组织良好；它们在特定的方向上排列，并取决于它们在星云中的位置。更重要的是，IXPE探测到的X射线来自脉冲星风星云磁场中螺旋运动的高能电子，称为“同步加速辐射”。高度极化的X射线意味着这些磁场也必须组织有序。
参与IXPE数据分析的斯坦福天体物理学家罗杰·W·罗曼尼表示，与周围有一层物质外壳的超新星遗迹不同，X射线的高度偏振“表明电子没有被其他X射线源中似乎很重要的湍流冲击加速”。相反，这肯定有一些其他的过程参与其中，比如磁场重联，它涉及磁力线的断裂和连接。这是磁能转化为粒子能量的一种方式。
IXPE数据还表明，磁场在脉冲星赤道周围排列成光滑的环形结构。这个形状符合科学家的预期。
“IXPE X射线偏振测量为船帆座脉冲星风星云之谜增添了一个缺失的部分。”位于罗马的INAF/IAPS的研究员亚历山德罗·迪马尔科对数据分析做出了贡献，他说道。“通过以前所未有的分辨率绘制地图，IXPE揭示了中心区域的磁场，显示出与从外层星云的无线电图像获得的结果一致。”
船帆座脉冲星距离地球约1,000光年，直径约15英里（25公里），每秒旋转11次，比直升机旋翼还要快。
有关IXPE任务的更多信息
作为NASA小型探险家系列任务系列的一部分，IXPE使用猎鹰9号火箭于2021年12月从NASA位于佛罗里达州的肯尼迪航天中心发射。它现在在地球赤道上方370英里（约595公里）的轨道上运行。这项任务是NASA和意大利航天局的合作项目，合作伙伴和科学合作者来自13个国家。鲍尔航空航天公司以及总部设在科罗拉多州布鲁姆菲尔德管理航天器的运作。
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